Mycofluid: Cómo los hongos impresos en 3D podrían reemplazar los desechos plásticos

Un grupo de ingenieros creativos de la Universidad de Washington presentó recientemente una alternativa al plástico que utiliza una mezcla de posos de café usados y biocompuestos de micelio impresos en 3D para crear empaques intrincados y resistentes al agua. La investigación podría ayudar a reducir los desechos y ofrecer una solución sostenible a los problemas actuales del plástico. Aquí tienes todo lo que necesitas saber.

Residuos Plásticos

Los residuos plásticos son una preocupación importante que sigue siendo un foco principal para ambientalistas e investigadores por igual. Actualmente hay millones de toneladas de residuos plásticos en el mundo y en los océanos. Lo peor de todo, los estudios predicen un aumento anual de los residuos plásticos en el futuro previsible.
A medida que estos productos nocivos se descomponen, crean macroplásticos que llegan a la cadena alimentaria y, eventualmente, a ti. Los microplásticos no son dañinos en pequeñas dosis. Sin embargo, a medida que su volumen aumenta, también lo hacen sus efectos secundarios.

Soluciones de Bioimpresión

El término ‘bioprinting’ se refiere a la fabricación aditiva que utiliza organismos vivos. Este sector de impresión 3D sigue expandiéndose en múltiples industrias. En el futuro, los bioimpresores podrían usarse para ayudar a los viajeros espaciales a curar sus órganos y otras partes vitales del cuerpo. Por ahora, podrían ser la clave para reducir los desechos.

Detalles del Estudio

Reconociendo la necesidad de alternativas plásticas viables y sostenibles, un equipo de ingenieros publicó el estudio “Biocompuestos de Micelio Impresos en 3D: Método para la Impresión 3D y el Crecimiento de Composite Basados en Hongos en Impresión 3D y Fabricación Aditiva.”¹ El estudio profundiza en el uso de residuos alimentarios, específicamente posos de café, para crear un entorno ideal para el crecimiento de hongos.

Los posos de café fueron elegidos por varias razones clave. En primer lugar, miles de millones de libras de posos de café se desechan cada año, ya que la mayor parte del café no se absorbe durante el proceso de preparación. Cabe destacar que, aunque los residuos de posos de café contienen muchos nutrientes que los hongos, como los champiñones, pueden utilizar para crecer, no son naturalmente estériles a pesar de presentar un bajo riesgo de contaminación. Para garantizar la esterilidad, los investigadores trataron el sustrato con toallitas de alcohol y mantuvieron protocolos de manipulación limpia para prevenir el crecimiento microbiano no deseado.

Formación de la Piel

El primer paso que los hongos dan al crecer sobre una nueva sustancia es formar una piel de micelio. Esta piel funciona como un sistema radicular, uniendo los hongos a la superficie y entre sí.

El micelio es totalmente biodegradable y no daña el medio ambiente. Impresionantemente, crece rápidamente y brinda una resistencia al agua significativa sin mostrar signos de deformación. Una vez seleccionado el micelio adecuado, los ingenieros descubrieron cómo moldear el micelio en formas.

La piel de micelio es un material vivo que los investigadores demostraron que puede percibir tanto estímulos de luz como de tacto. Se ha utilizado para crear componentes eléctricos y diseños arquitectónicos modulares y ha sido objeto de investigación en robots auto-crecientes en el pasado. Ahora, podría ayudar a reducir los residuos plásticos.

Mycofluid

Se tomó la decisión de crear una pasta llamada mycofluid. La formulación del Mycofluid consiste en:

• 54.9% spent coffee grounds – sirviendo como la biomasa reciclada principal
• 13.7% brown rice flour – proporcionando carbohidratos para el crecimiento fúngico
• 5.5% ground grain spawn – introduciendo las esporas fúngicas
• 1.1% xanthan gum – actuando como modificador de viscosidad y aglutinante
• 24.7% water – manteniendo la humedad para el desarrollo del micelio

La mezcla inoculada se bate hasta que quede lo suficientemente suave para ser expulsada a través de un extrusor especial de impresora 3D.

Boquillas de Diseño Específico

Los ingenieros crearon una boquilla de impresora 3D de diseño específico que integraba una boquilla extrusora de capa diseñada específicamente para manejar la pasta espesa. La nueva cabeza de impresora 3D fue diseñada especialmente para aprovechar la impresora Jubilee 3D, que también se creó en el laboratorio Machine Agency de la UW.
El nuevo sistema incluía un sistema mejorado de retención de pasta. Este sistema puede contener un litro de pasta y puede ampliarse para aplicaciones mayores cuando sea necesario. Cabe destacar que el almacenamiento y la boquilla fueron construidos para manejar diferentes tipos de materiales, reflejando el objetivo del ingeniero de proporcionar múltiples soluciones al problema de los residuos plásticos.

Fase de Pruebas

El nuevo sistema se probó imprimiendo varios objetos, incluyendo una estatua Moai, materiales de embalaje, tres piezas de un jarrón y otros artículos. Algunos de los objetos, como el ataúd mariposa, tenían múltiples piezas que se unían entre sí.

Los ingenieros imprimieron los diseños usando una impresora propietaria. Las formas se dejaron luego en una cámara estéril durante 10 días. Este enfoque permitió que las esporas formaran un micelio fuerte. Después de diez días, los objetos fueron retirados y se probó su durabilidad.

Cabe destacar que, si los objetos permanecieran más tiempo en la cámara de esterilización, seguirían brotando en hongos. Para evitar un mayor crecimiento, las piezas cubiertas de micelio fueron retiradas y secadas completamente.

Resultados de la Prueba

Los resultados del experimento mostraron promesa. Por un lado, el micelio fusionó con éxito piezas impresas por separado, demostrando que el material de embalaje puede producirse en secciones modulares y aún así lograr una fuerte integridad estructural. Esto significa que el material de embalaje puede usarse para diseños intrincados y procesos de lotes cortos. Las pruebas mostraron que el biocompuesto de micelio exhibía propiedades mecánicas similares a la espuma de poliestireno expandido, comúnmente usada en empaques. Aunque no es necesariamente más fuerte que el Styrofoam, ofrece una durabilidad comparable mientras es totalmente biodegradable. Según la documentación de la investigación, mostró una densidad similar a la del cartón de alta calidad.

Resistencia al Agua

Los investigadores realizaron una prueba de absorción de agua de 24 horas, comparando biocompuestos de micelio colonizados y no colonizados. Las muestras colonizadas mostraron solo un 7% de absorción, manteniendo su forma e integridad estructural, mientras que los compuestos basados en café no colonizados se desintegraron completamente en el agua.
También ofreció niveles prometedores de durabilidad mientras era totalmente biodegradable. Además, puede formarse más fácilmente y con menos costos.

Beneficios Potenciales del Mercado

Esta investigación aporta muchos beneficios al mercado. Por un lado, existe una gran necesidad de encontrar alternativas al plástico. La contaminación causada por estos desechos ha alcanzado niveles peligrosos. Para evitar dañar ecosistemas más allá de la reparación, se necesita una solución. Esta alternativa al plástico es segura para el medio ambiente y asequible.
Además, ofrece más que una simple alternativa al plástico. Los investigadores buscan expandir esta tecnología para crear también alternativas al styrofoam. En conjunto, estos materiales de embalaje podrían ayudar a reducir la contaminación global e inspirar formas adicionales de sostenibilidad.

Diseños Intrincados

Uno de los principales beneficios de este estilo de embalaje es su flexibilidad. El micelio fusiona piezas impresas por separado, creando un embalaje duradero que puede resistir impactos y humedad. Además, puede soportar requisitos complejos y personalizados de una sola vez sin necesidad de ampliar los procesos de fabricación.

Fabricación de Pequeños Lotes

El proceso de impresión 3D de biocompuestos de micelio es muy adecuado para la producción personalizada de pequeños lotes, particularmente para empaques de artículos frágiles o de forma única. A diferencia de los productos tradicionales de micelio moldeado, este método permite a las empresas producir diseños a medida sin necesidad de moldes.

Obstáculos a Superar

Existen múltiples obstáculos que los ingenieros aún deben abordar para que su nuevo método de embalaje se convierta en una solución convencional. Por un lado, requiere la esterilización básica de los residuos alimentarios para apoyar el crecimiento del micelio utilizado para crear el Mycofluid. Este requisito limitará el uso a gran escala de este método.
Sin embargo, a medida que los investigadores amplían el material que utilizan para incluir todo tipo de residuos alimentarios, esperan encontrar una solución que sea tanto fácilmente disponible como necesitada de eliminación del medio ambiente. Combinar estos requisitos asegura que esta alternativa no genere más desechos mientras ayuda a resolver el problema del plástico.

Empresas Líderes en el Mercado de Bioimpresión

El sector de bioimpresión continúa expandiéndose a medida que surgen más materiales y métodos de impresión. Los bioimpresores actuales pueden crear casas enteras usando tierra y otros materiales.
Además, algunos bioimpresores pueden crear órganos humanos y otros tratamientos vitales para salvar vidas. Estos dispositivos siguen ampliando sus capacidades y escenarios de uso. Aquí hay una empresa que ha establecido una reputación por soluciones innovadoras en el sector de la bioimpresión.

United Therapeutics

United Therapeutics (UTHR ) ingresó al mercado en 1996. Su fundadora, Martine Rothblatt, es una emprendedora conocida que fundó múltiples empresas, incluyendo SiriusXM. Cabe destacar que la compañía se formó después de que su hija fuera diagnosticada con una enfermedad terminal.

Años después, United Therapeutics es líder en tratamientos de enfermedades pulmonares y fabricación de órganos. Recientemente, la compañía ingresó al ámbito de la bioimpresión con la adquisición de Miromatrix.

United Therapeutics podría beneficiarse fácilmente de un aumento en la demanda dentro del sector de bioimpresión debido a nuevas aplicaciones como los requisitos de embalaje. La compañía ya ofrece productos de bioimpresión de renombre y es considerada un líder de la industria. Como tal, quienes buscan una acción de bioimpresión establecida deberían investigar más sobre UTHR.

Biocompuestos de Micelio Impresos en 3D – Posibilidades Infinitas

El concepto de utilizar residuos como los posos de café y hongos para crear empaques duraderos merece un reconocimiento. Este concepto, aunque aún está en sus primeras etapas, podría algún día conducir a materiales de embalaje orgánicos. La humanidad necesita alternativas al plástico, y puede resultar que más de una solución sea la respuesta. Como tal, esta investigación podría considerarse una pieza valiosa de ese rompecabezas.

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Referencia del Estudio:

^{1. Luo, D., Yang, J., & Peek, N. (2025). Biocompuestos de micelio impresos en 3D: Método para la impresión 3D y el crecimiento de composites basados en hongos. 3D Printing and Additive Manufacturing. https://doi.org/10.1089/3dp.2023.0342}